【発明の詳細な説明】
放射体温計用のプローブチップ
本発明は、請求項１の従来技術部分に従った放射体温計用のプローブチップと
、そのようなプローブチップを組み込んだ放射体温計に関する。本出願は、更に
、従来技術のプローブチップの放射センサにおいて、温度勾配を低減する方法に
関する。
放射体温計は、人の体温を迅速且つ正確に決定するためにますます使用されて
きている。これは、鼓膜からの赤外線の放射を測るために、耳管に体温計のプロ
ーブチップを導入するという単純な手順を含む。この鼓膜からの赤外線の放射は
、体温の正確な指示であり、口、直腸又は脇の下での測定よりも、より温度変化
に反応する。水銀で充填された従来の体温計と比較すると、放射体温計は、かな
り急速且つ正確なだけでなく、例えば、口又は直腸測定が水銀充填体温計によっ
てなされる場合等に起こりうる粘膜との接触から生じる感染を伝える危険性を排
除することが判明した。更に、直腸に穴を開ける危険性が排除され、これは赤ち
ゃん及び子供たちの体温を測る場合に、従来の体温計が有していた常に存在して
いた危険性であった。
放射体温計のプローブチップは、通常、赤外線放射を測定することができるよ
うに、開口部を含み、当該開口部から延びた赤外線の導波管を通して、例えば熱
電センサ、熱電推又はボロメータ装置といった熱放射センサまで向いている。装
置は、センサに発生する部分的な温度増加を電気の出力電圧に変換し、当該出力
信号よりも下流の電子測定回路によってターゲット温度を決定する。
例えば、プローブチップが、耳管との接触のために加熱されるときに起こりう
るような、当該プローブチップで発生する温度勾配が起こった場合、適切な対抗
策がとられなければ、熱放射センサの感度のために測定誤差が頻繁にもたらされ
る。
そのような誤った読みを避けるために、様々な異なる方法が、当該技術におい
て知られている。
例えば、それは、米国特許第４，６０２，６４２号明細書の中で提案されてお
り、測定よりも前におよそ３７℃の予想ターゲット温度に臨床の放射体温計のプ
ローブチップを予熱する。それによって従来耳の穴である測定点と、中に受容さ
れた放射センサを有するプローブチップとの間の温度勾配を最小にし、測定精度
へのそのような温度勾配の影響を最小にする。しかし、均等にプローブチップを
予熱することは、かなり精巧な技術を含み、それは、製造工程及び付随する費用
だけでなく、そのようなプローブチップの使い易さにおいても有害な結果を有す
る。更に、必要な加熱時間がかなり長く、容易な測定を妨げ、特に電池で動く放
射体温計が使用されるときに付随する高パワー消費量のために、その使用は非実
用的に思える。
他の可能性は、入熱が低い温度上昇及び低い温度勾配のみを生じるように、大
きい熱質量に放射センサを一体化することを含む。例えば、欧州特許第４４１８
６６号明細書では、センサが、ヒートシンクに位置して、耳からの熱はセンサの
まわりでヒートシンクに向けられ、従ってセンサから遠ざけられているプローブ
チップが記載されている。米国特許第４，８９５，１６４号明細書では、センサ
装置と導波管の実質的な部分は、実質的に等温状態を確保するために十分なサイ
ズ及び良好な熱伝導性の金属ブロックに囲まれている。しかし、本アプローチの
その不利益は、大きい熱質量によって体温計が扱いにくく重くなり、その結果、
小さい先端（pivotal）のプローブチップが不可能なことである。加えて、設計
と構造の制約が高い。
米国特許第５，２９３，８７７号明細書の教示内容によると、放射センサは、
プローブチップから熱的に絶縁され、プローブチップへの入熱がセンサにおいて
低い温度上昇及び低い温度勾配だけを生じる。しかし、プローブチップの加熱が
起こると、熱的に絶縁されたセンサは異なる温度を採用し、従って導波管及び入
口ウインドゥの固有の放射も測る。よってこの固有の放射を許容するために、セ
ンサ温度に加えて、導波管及び入口ウインドゥの温度も決定することが、必要で
ある。
前記の問題を解決するために、米国特許第５，１２７，７４号明細書は、放射
を、実際に測定した直前及び／又は直後に、例えばシャッタを使用して「零平衡
（null balancing）」を実行することが提案されているが、これは機械及び電
気の複雑さを追加する。
米国特許第５，２９３，８７７号明細書では、プローブチップ又はセンサにお
いて起こる温度勾配が温度センサで決定され、放射温度の計算におけるそのよう
な勾配に適切な手当（allowance）がなされている。しかし、一般に全く小さい
温度差のため、これらの温度勾配を測ることは、かなり複雑なプロセスである。
他の不利益は、センサ用の空間が必要なことと、これによって小さいプローブチ
ップとなることである。加えて、放射温度の較正及び計算の複雑さも増加する。
米国特許第４，７２２，６１２号明細書では、第一放射センサの反対に連続し
て接続され、温度勾配に露出されるが放射に露出されないように配置された第二
の放射センサによって、「センサオフセット」が補償されている。しかし、この
タイプのダブルセンサは、当然、より高額であり、シングルセンサより大きい。
本請求項１の従来技術部分が説明された日本国特許出願第６３−９１５２６号
明細書で、センサハウジングの円筒状の側壁への導波管装置からの熱結合が、温
度勾配を低減する手段として提案されている。本アプローチによって、センサハ
ウジングのほぼ中央にある結合位置の最適な選択は、起こり得る全ての温度勾配
のサイン及びサイズに依存するだけではなく、特に、センサハウジングの特殊な
形状にも依存し、個々のハウジング部分の異なる熱容量だけでなく、横の溶接の
継ぎ目（通常そのようなセンサに存在している）も役目を果たし、その熱伝導率
は個々のセンサ間で広く異なる可能性がある。従って、良好な結果を得るために
、実施において、確かに大量生産で若干の製造労力を含む、結合位置を個々に調
整することが必要である。加えて、このタイプの熱結合は、センサのリードを通
してセンサハウジングの底部に結合された熱を考慮せず、厳しい測定誤差の付随
する危険をもたらす。言及される文書の中で、温度勾配の存在は、センサハウジ
ングの底の補償部材によって考慮される。
放射体温計のためのプローブチップを提供することが、本発明の目的であり、
それは、最大可能な容易さ及び経済性を提供し、軽く、取り扱いが容易で、小さ
く、プローブチップで起こり得るいかなる温度勾配にも関係なく正確且つ容易に
温度を測定することができ、また従来技術の装置の上記の不利益を有していない
ものである。更なる目的は、熱放射センサのハウジング内の温度勾配を低減する
方法の提供にある。これによって、温度勾配に起因する誤った読みが主に排除さ
れる。
本発明に従うプローブチップで、これらの目的は解決される。本発明の、放射
センサ及び熱結合装置を含む装置は、導波管に熱質量中心において熱的に連結さ
れる。熱質量中心は、放射センサの異質な温度変化を生み出すことなく熱が供給
され得る、装置上の点又はライン又は領域であるべきと理解されている。この利
益は、導波管と放射センサとの間の温度勾配存在下で、測定結果を改悪する温度
勾配が、放射センサの範囲内で起こらないことである。一層更に、低レベルで熱
結合装置の熱容量を保つことによって、導波管及び放射センサの間で起こる可能
性があるいかなる温度差も、迅速に釣り合うであろう。他方、高い熱容量は、例
えば、測定される物体との接触のために、測定中に供給され又は引き出された熱
の一般に低い量が、プローブチップの内で目立つ温度勾配を生産しないという利
点を有する。
本発明のプローブチップの好ましい実施形態の中で、熱結合装置は、熱蓄積装
置及び熱分散装置を含み、それらは、互いに熱接合だけを介して直接熱接触して
おり、互いに熱的に絶縁される一方、センサハウジングは、熱分散装置と熱接触
しており、熱接合部（thermal junction）は、放射センサ及び熱分散装置を含
む装置の熱質量中心に位置する。特に有利に、センサハウジングの少なくとも２
つの対面は、熱分散装置と直接熱接触しており、少なくともセンサハウジングの
これらの特別な側面の温度においてセンサハウジングの温度変化が一様な変化を
生産するようになっている。その熱蓄積装置は、導波管装置と直接熱接触し、プ
ローブチップハウジングから好ましくは熱的に絶縁されている。
熱の移動を最適化するために、熱結合装置は、好ましくは、例えば、銅、アル
ミニウム又は亜鉛であって、発生した温度勾配を低減するために熱質量が比較的
大きであろう良好な熱伝導性の性質を有する材料製である。
本発明のプローブチップの更なる好ましい実施形態は、サブクレームに記載し
た。請求項１３は、プローブチップを有する本発明に従った放射体温計に関する
。熱放射センサのハウジングの温度勾配を低減する方法を、発明の請求項１４に
示した。
本発明の更なる特徴及び利点は、添付図面に関連した、好ましい実施形態の後
続の記載から明白になるであろう。図面の中で、同様の部材には同様の符号を付
している。
図１は、本発明のプローブチップの概略図であり、本発明に従った関連する放
射センサのハウジングへの熱結合を示した図である。
図２は、放射体温計用の本発明のプローブチップの実施形態を示した図である
。
図１について述べる。放射体温計用の本発明のプローブチップ１０を、概略的
に示す。プローブチップ１０は、入口開口部（図示せず）から、放射センサ即ち
センサ内の放射によって発生される部分的な温度増加を電子出力信号に変換する
熱電気変換部１４に、測定される赤外線を送るための導波管装置１２を含み、そ
の電子出力信号から、ターゲット温度は、下流の電子測定回路図（図示せず）に
よって決定される。
その放射又は温度センサ１４は、センサハウジング１６を含み、その中で、例
えば、熱電対が、センサ部材１８として配置されている。それは、センサハウジ
ング１６の底部のリード（図示せず）を通して、下流の電子測定回路に連結され
る。入射放射線又は導波管装置１２に近いセンサハウジング１６のその側面には
、センサウインドウ２０が設けられており、測定される赤外線を通すことができ
る。その導波管装置１２及び放射センサ１４は、互いかエアギャップ２２によっ
て熱的に絶縁されている。
放射センサ１４は、熱結合装置２４、２８、３０に囲まれている。熱結合装置
は、参照符号２６で示した位置で導波管装置１２と直接熱接触している熱蓄積装
置２４を含む。従来エアギャップが、外側に向かうプローブチップハウジング（
図示せず）から熱蓄積装置２４の熱絶縁を提供しており、最小の可能なレベルで
入熱を維持している。熱分散装置２８が、放射センサ１４及び熱蓄積装置２４の
間に配置される。該熱分散装置は、放射センサ１４を囲み、導波管装置１２か
らエアギャップ２２によって熱的に絶縁される。その熱蓄積装置２４及び熱分散
装置２８は、互いに同様にエアギャップ２２によって熱的に絶縁される。それら
の間の直接熱接触が、横に配置された熱接合部３０だけを通して存在する。内部
に向かって、熱分散装置２８はセンサハウジング１６の側面から、エアギャップ
３２によって熱的に絶縁され、入射放射線又は導波管装置１２に近いセンサハウ
ジング１６の側面と直接熱接触している、すなわち、上側又はハウジング１６の
リッド、及びその反対側、すなわちハウジング１６の下側又は底部である。セン
サハウジング１６の加熱又は冷却の最大可能な均一性のために、熱分散装置２８
は、センサウインドウ２０を除いて、上記したセンサハウジング１６と実質的に
その全面領域で隣接係合している。
熱的平衡の急速な調整及び最適な熱移転を確保するために、その熱蓄積装置２
４及び熱分散装置２８は、好ましくは、例えば、銅、アルミニウム、亜鉛又はそ
の他同種のものといった、熱を良好に導く材料でできている。
外部の影響による導波管装置１２又は熱蓄積装置２４の加熱又は冷却において
、温度勾配は識別される部材で起こる。熱エネルギの一部は、熱接合部３０を通
して熱蓄積装置２４から、熱エネルギを底部へと進めてセンサハウジング１６の
リッドへと伝達する熱分散装置２８に最初に送られる。センサハウジング１６の
底部及びリッドへの熱伝達が実質的に均等に起こるように熱接合部３０の位置及
び熱分散装置２８の形は一定に選択され、センサ１４の冷接点及び熱接点の異な
ったレベルの加熱及びこの状況で反射するセンサ出力信号の結果発生する放射セ
ンサ１４での可能ないかなる温度勾配をも防ぐようになっている。これはセンサ
１４の形状により、高い熱容量を所有する冷接点は、通常直接にセンサハウジン
グ１６の底部に連結される。一方、熱接点は、非常に低い熱容量を有する熱的に
絶縁された膜に置かれ、センサハウジング１６に膜、センサハウジング１６にお
けるガス、だけを通して、熱放射だけによって連結される。
本発明において開示したセンサハウジング１６への熱結合の中で、底部とリッ
ドとの熱容量の間の慣習的に比較的大きい差異だけを補うのではなく、センサハ
ウジング１６の底部への放射センサ１４のリードを経た熱結合をも補うように、
熱分散装置２８は構成され、熱接合部３０は配置されている。これによって正確
な温度測定は、また、異質な加熱が起こるケースの中で確保される。
放射センサ１４が、熱結合装置２４、２８、３０を通して、導波管装置１２と
（及び適用可能な場合、放射を許容するウインドゥ（図示せず）と）熱接触して
いるので、導波管１２（及びウインドゥを通る放射線）の固有放射のための補償
を提供することは必要でない。そして、シャッタ、追加のセンサ、二倍の放射セ
ンサ、その他同種のものを用いた、温度変化によるヌルドリフトを補うものは必
要でない。本発明の熱結合アプローチも、安い熱電推又はホロメータセンサを使
用することが可能であり、従って特に最適化及び高価な特殊なタイプの必要性を
排除する。
図２は、放射体温計用の本発明のプローブチップの特別な実施形態を示す。そ
のプローブチップ１０は、測定される赤外線の通過のためにその前端部で入口開
口部又はウインドゥ３４を有する。そしてそれは、導波管１２によって、導波管
１２からエアギャップ２２によって熱的に絶縁される放射センサ１４に向けられ
ている。
参照数字２６によって識別された断面に沿って、導波管１２は、熱蓄積装置２
４と熱接触している。それは、組立を単純にするために、上部２４ａと当該上部
２４ａと容易に接続可能な下部２４とから構成されている。２つの部分は温度勾
配を低減するために比較的大きい熱質量を有するように設計されている。可能な
限り低レベルで入熱を維持するために、エアギャップ３６が、プラスチックでで
きているプローブチップハウジング３８から、熱蓄積装置２４の外側の方へ熱絶
縁を提供している。
その熱蓄積装置２４は、互いを簡単に接続するための２つの部分２８ａ及び２
８ｂを含む熱分散装置に囲まれており、そこから、存在し得るいくつかの接触点
を除いてエアギャップ２２によって熱的に絶縁されている。熱蓄積装置の下部２
４ｂと熱分散装置の下部２８ｂとの間には、あるにしても、熱伝導性に乏しい性
質を有し、公差を補うために役立つ弾性Ｏリング３１が提供されている。熱分散
装置の上部２８ａは、エアギャップ３２によってセンサハウジング１６の側面か
ら、またエアギャップ２２によって導波管装置１２から熱的に絶縁されており、
上部側面又はセンサハウジング１６のリッドと直接熱接触している。熱分散装置
の下部２８ｂは実際的には下側又はセンサハウジング１６の底部と全面で熱接触
している。
熱伝達の更なる最適化のために、熱蓄積装置２４及び熱分散装置２８は、例え
ば、銅、アルミニウム、亜鉛又はその他同種のものといった熱を良好に導く材料
でできている。
センサ１４のそのリード４０は、熱蓄積装置２４内に位置しているが、そこか
ら断熱されている。柔軟なプリント回路基板４１を通して、センサ１４は、放射
センサ１４で生産された電気の出力信号の評価用に放射体温計の下流の電子回路
（図示せず）に接続されている。リード４０を通して入熱を最小にするために、
本プリント回路基板は、非常に薄い形状である。同じ理由で、それはまた、低熱
導体であるように設計され、熱蓄積装置２４にＯリング３１に近接して熱的に連
結されている。
上記説明より明白になるように、導波管装置１２又は周囲へのセンサハウジン
グ１６の熱結合は、本発明において開示されるように取り扱い容易で及び使い易
い放射体温計のために作られる小さく、軽く、小型のプローブチップを可能にし
、温度勾配に起因している誤った読みが確実に避けられる。単純な構造、及び低
価格の従来の放射センサ、例えば熱電推又はボロメータの使用によって、本発明
のプローブチップは、製造の容易さ及び経済性を提供するという更なる利益を有
する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Probe tip for radiation thermometer
The invention relates to a probe tip for a radiation thermometer according to the prior art part of claim 1.
And a radiation thermometer incorporating such a probe tip. The present application further provides
To reduce the temperature gradient in prior art probe tip radiation sensors
Related.
Radiation thermometers are increasingly used to determine human temperature quickly and accurately
coming. This is a thermometer prosthesis attached to the ear canal to measure infrared radiation from the eardrum.
Includes the simple procedure of introducing a live tip. The infrared radiation from this eardrum
Is an accurate indication of body temperature and changes in temperature more than measurements in the mouth, rectum or armpits
Reacts to. Compared to conventional thermometers filled with mercury, radiation thermometers
Not only is it faster and more accurate, but for example, oral or rectal measurements can be
Elimination of the risk of transmitting infection resulting from contact with mucous membranes
Was found to be removed. In addition, the risk of puncturing the rectum is eliminated,
When measuring the temperature of pens and children, there is always a conventional thermometer
There was danger.
The probe tip of a radiation thermometer can usually measure infrared radiation.
Thus, through an infrared waveguide including an opening and extending from the opening, for example, heat
It is suitable for thermal radiation sensors such as electric sensors, thermoelectric propulsion or bolometer devices. Dress
The device converts the partial temperature increase occurring in the sensor into an electric output voltage,
An electronic measurement circuit downstream of the signal determines the target temperature.
For example, what happens when the probe tip is heated due to contact with the ear canal
If a temperature gradient occurs at the probe tip, such as
If no measures are taken, measurement errors are frequently introduced due to the sensitivity of the thermal radiation sensor.
You.
To avoid such false readings, a variety of different methods are known in the art.
Known.
For example, it is proposed in U.S. Pat. No. 4,602,642.
To the expected target temperature of approximately 37 ° C prior to measurement.
Preheat lobe tips. As a result, the measurement points, which are
Temperature gradient between the probe tip with
Minimize the effect of such temperature gradients on However, evenly use probe tips
Preheating involves a rather elaborate technique, which involves the manufacturing process and the associated costs.
As well as detrimental results in the ease of use of such probe tips
You. In addition, the required heating time is quite long, hindering easy measurements and in particular battery-powered
Due to the high power consumption associated with using a thermometer, its use is impractical.
Sounds useful.
Other possibilities are large, such that heat input produces only low temperature rises and low temperature gradients.
Integrating the radiation sensor into the thermal mass. For example, European Patent No. 4418
No. 66, the sensor is located on a heat sink and heat from the ears is
Probe around the heat sink, and therefore away from the sensor
Chips are listed. U.S. Pat. No. 4,895,164 discloses a sensor.
A substantial portion of the device and the waveguide are sufficiently large to ensure a substantially isothermal condition.
Metal block with good thermal conductivity. However, this approach
The disadvantage is that the large thermal mass makes the thermometer unwieldy and heavy,
This is what makes a small pivotal probe tip impossible. In addition, the design
And structural constraints are high.
According to the teachings of US Pat. No. 5,293,877, the radiation sensor
Thermally isolated from the probe tip, heat input to the probe tip is
Only low temperature rises and low temperature gradients occur. However, the heating of the probe tip
When this happens, the thermally isolated sensor will adopt a different temperature and therefore the waveguide and input
It also measures the inherent radiation of the mouth window. Therefore, to allow for this inherent radiation,
In addition to the sensor temperature, it is necessary to determine the temperature of the waveguide and the entrance window.
is there.
To solve the above problem, US Pat. No. 5,127,74 discloses a radiation
Immediately before and / or immediately after the actual measurement, e.g.
(Null balancing) is proposed, but this is
Add damn complexity.
In US Pat. No. 5,293,877, the probe tip or sensor is
The temperature gradient that occurs is determined by the temperature sensor and is
Appropriate allowances have been made for different slopes. But generally quite small
Measuring these temperature gradients is a rather complicated process due to temperature differences.
Another disadvantage is the need for space for the sensor, and thus the small probe chip.
It is to become a top. In addition, the complexity of the calibration and calculation of the radiation temperature increases.
In U.S. Pat. No. 4,722,612, there is a continuous
Connected to and exposed to the temperature gradient but not exposed to radiation
The "sensor offset" is compensated for by the radiation sensor. But this
Double sensors of the type are, of course, more expensive and larger than single sensors.
Japanese Patent Application No. 63-91526 describing the prior art part of claim 1
In the description, the thermal coupling from the waveguide device to the cylindrical side wall of the sensor housing
It has been proposed as a means to reduce the degree gradient. With this approach, sensor
The optimal choice of the binding position, which is approximately in the middle of the housing, is determined by all possible temperature gradients
Not only depends on the sign and size of the sensor housing,
Depending on the shape, not only the different heat capacities of the individual housing parts, but also
Seams (usually present in such sensors) also play a role, and their thermal conductivity
Can vary widely between individual sensors. Therefore, to get good results
In practice, the connection positions are individually adjusted, certainly including some manufacturing effort in mass production.
Need to be adjusted. In addition, this type of thermal coupling can pass through the sensor leads.
Does not take into account the heat coupled to the bottom of the sensor housing and is subject to severe measurement errors
Poses a risk. In the documents mentioned, the presence of a temperature gradient
Considered by the compensation member at the bottom of the ring.
It is an object of the present invention to provide a probe tip for a radiation thermometer,
It offers maximum possible ease and economy, is light, easy to handle and small
Accurate and easy regardless of any temperature gradients that may occur at the probe tip
Can measure temperature and does not have the above disadvantages of prior art devices
Things. A further object is to reduce temperature gradients in the housing of the thermal radiation sensor.
In providing the method. This largely eliminates false readings due to temperature gradients.
It is.
These objects are solved with a probe tip according to the invention. Radiation of the present invention
The device, including the sensor and the thermal coupling device, is thermally coupled to the waveguide at the center of thermal mass.
It is. The thermal center of mass is supplied by heat without creating extraneous temperature changes of the radiation sensor
It is understood that it should be a point or line or area on the device, which can be done. This advantage
The benefit is the temperature that degrades the measurement results in the presence of a temperature gradient between the waveguide and the radiation sensor.
The gradient does not occur within the range of the radiation sensor. Even more low-level heat
What can happen between the waveguide and the radiation sensor by keeping the heat capacity of the coupling device
Any potential temperature differences will quickly balance out. On the other hand, high heat capacity is an example
For example, heat supplied or withdrawn during measurement due to contact with the object being measured
Generally low volume does not produce a noticeable temperature gradient within the probe tip.
Have a point.
In a preferred embodiment of the probe tip of the present invention, the thermal coupling device comprises a heat storage device.
And heat dispersing devices, which are in direct thermal contact with each other only through thermal bonding
And are thermally insulated from each other, while the sensor housing is in thermal contact with the heat spreader
Thermal junctions include radiation sensors and heat spreaders.
Located at the center of thermal mass of the device. Particularly advantageously, at least two of the sensor housings
The two faces are in direct thermal contact with the heat spreader and at least the sensor housing
Temperature changes in the sensor housing at these special side temperatures will produce a uniform change.
It is designed to produce. The heat storage device is in direct thermal contact with the waveguide device and
It is preferably thermally insulated from the lobe tip housing.
To optimize the transfer of heat, the thermal coupling device is preferably, for example, copper, aluminum,
Minium or zinc whose thermal mass is relatively low to reduce the temperature gradient
It is made of a material having good thermal conductivity properties which may be large.
Further preferred embodiments of the probe tip according to the invention are described in the subclaims.
Was. Claim 13 relates to a radiation thermometer according to the invention having a probe tip.
. A method for reducing a temperature gradient in a housing of a thermal radiation sensor is defined in claim 14 of the invention.
Indicated.
Additional features and advantages of the invention will be set forth in the description of the preferred embodiments, taken in conjunction with the accompanying drawings, in which:
It will be clear from the following description. In the drawings, similar members are denoted by similar reference numerals.
are doing.
FIG. 1 is a schematic diagram of a probe tip of the present invention, and a related discharge tip according to the present invention.
FIG. 4 is a view showing thermal coupling of a radiation sensor to a housing.
FIG. 2 is a diagram showing an embodiment of the probe tip of the present invention for a radiation thermometer.
.
Referring to FIG. The probe tip 10 of the present invention for a radiation thermometer is schematically illustrated
Shown in The probe tip 10 receives a radiation sensor, i.e., from an inlet opening (not shown).
Converts the partial temperature increase caused by radiation in the sensor to an electronic output signal
The thermoelectric converter 14 includes a waveguide device 12 for transmitting infrared light to be measured, and
From the electronic output signal, the target temperature is converted to a downstream electronic measurement circuit diagram (not shown).
Is determined.
The radiation or temperature sensor 14 includes a sensor housing 16 in which, for example,
For example, a thermocouple is arranged as the sensor member 18. It is a sensor housing
Through a lead (not shown) at the bottom of the ring 16 to a downstream electronic measurement circuit.
You. On the side of the sensor housing 16 near the incident radiation or waveguide device 12
, A sensor window 20 is provided to allow the infrared light to be measured
You. The waveguide device 12 and the radiation sensor 14 are mutually or by an air gap 22.
And is thermally insulated.
The radiation sensor 14 is surrounded by thermal coupling devices 24, 28, 30. Thermal coupling device
Is a heat storage device in direct thermal contact with the waveguide device 12 at the position indicated by reference numeral 26.
24. Conventionally, the air gap is directed to the probe tip housing (
(Not shown) to provide thermal insulation of the heat storage device 24 with the smallest possible level
Maintains heat input. The heat dispersing device 28 is connected to the radiation sensor 14 and the heat storage device 24.
Placed between. The heat dispersion device surrounds the radiation sensor 14 and is
Are thermally insulated by the air gap 22. Its heat storage device 24 and heat dispersion
The devices 28 are also thermally insulated from each other by the air gap 22. Those
Direct thermal contact exists only through the laterally arranged thermal joint 30. internal
Toward the heat dissipating device 28, the air gap
32 and a sensor housing close to the incident radiation or waveguide device 12
In direct thermal contact with the sides of the housing 16, i.e.
The lid and its opposite side, ie, the underside or bottom of the housing 16. Sen
For maximum possible uniformity of heating or cooling of the sub-housing 16, the heat dispersing device 28
Is substantially the same as the above-described sensor housing 16 except for the sensor window 20.
The entire area is adjacently engaged.
To ensure rapid adjustment of the thermal equilibrium and optimal heat transfer, the heat storage device 2
4 and the heat dispersing device 28 are preferably copper, aluminum, zinc or
And other materials of the same type.
In heating or cooling of the waveguide device 12 or the heat storage device 24 due to external influences
, Temperature gradients occur in the identified components. Some of the thermal energy passes through the thermal joint 30
From the heat storage device 24, heat energy is advanced to the bottom to
It is first sent to a heat dispersing device 28 which communicates to the lid. Sensor housing 16
Position and position of thermal joint 30 such that heat transfer to the bottom and lid occurs substantially evenly.
The shape of the heat dissipating device 28 is fixed, and the shape of the cold and hot
Radiation generated as a result of a high level of heating and sensor output signals reflected in this situation.
Any possible temperature gradient in the sensor 14 is prevented. This is a sensor
Due to the shape of 14, the cold junction, which possesses a high heat capacity, is usually directly
Connected to the bottom of the bracket 16. On the other hand, hot junctions have a very low heat capacity
Placed on an insulated membrane, membrane on sensor housing 16 and sensor housing 16
Gas, only through thermal radiation.
During the thermal coupling to the sensor housing 16 disclosed in the present invention, the bottom and
Rather than compensating for only relatively large differences in heat capacity between
To also compensate for the thermal coupling through the leads of the radiation sensor 14 to the bottom of the housing 16,
The heat dispersing device 28 is configured, and the heat bonding unit 30 is disposed. This is accurate
A proper temperature measurement is also ensured in cases where extraneous heating occurs.
The radiation sensor 14 communicates with the waveguide device 12 through the thermal coupling devices 24, 28, 30.
In thermal contact (and with a window (not shown) allowing radiation, if applicable)
Compensation for the intrinsic radiation of the waveguide 12 (and radiation passing through the window)
It is not necessary to provide And a shutter, an additional sensor,
It is necessary to use a sensor or other similar device to compensate for null drift due to temperature changes.
It is not necessary. The thermal coupling approach of the present invention also uses a cheap thermoelectric or holometer sensor.
And therefore the need for special types which are particularly optimized and expensive
Exclude.
FIG. 2 shows a special embodiment of the probe tip of the present invention for a radiation thermometer. So
Probe tip 10 has an inlet opening at its front end for the passage of infrared radiation to be measured.
It has a mouth or window 34. And it is a waveguide 12
12 to a radiation sensor 14 that is thermally insulated by an air gap 22.
ing.
Along the cross-section identified by reference numeral 26, the waveguide 12
4 in thermal contact. It consists of the upper part 24a and the upper part to simplify the assembly.
24a and a lower portion 24 that can be easily connected. The two parts are temperature gradients
It is designed to have a relatively large thermal mass to reduce distribution. Possible
In order to maintain the heat input at the lowest possible level, the air gap 36 is made of plastic.
From the probe tip housing 38 to the outside of the heat storage device 24.
Offering rims.
The heat storage device 24 has two parts 28a and 2 for easy connection to each other.
8b, from which there are several possible points of contact
Are thermally insulated by the air gap 22 except for. Lower part 2 of heat storage device
4b and the lower part 28b of the heat dispersing device, if any, have poor thermal conductivity.
An elastic O-ring 31 is provided that has quality and helps to compensate for tolerances. Heat dispersion
The upper part 28a of the device is connected to the side of the sensor housing 16 by the air gap 32.
And is thermally insulated from the waveguide device 12 by an air gap 22;
It is in direct thermal contact with the upper side or the lid of the sensor housing 16. Heat dispersion device
Is in thermal contact with the lower side or the bottom of the sensor housing 16 in practice.
are doing.
For further optimization of the heat transfer, the heat storage device 24 and the heat distribution device 28 may be, for example,
Materials that conduct heat well, such as copper, aluminum, zinc or the like
It is made of
Its lead 40 of the sensor 14 is located in the heat storage device 24,
Is insulated. Through the flexible printed circuit board 41, the sensor 14 emits
Electronics downstream of the radiation thermometer for evaluation of the output signal of the electricity produced by the sensor 14
(Not shown). To minimize the heat input through the lead 40,
The printed circuit board has a very thin shape. For the same reason, it also has low fever
It is designed to be a conductor, and is thermally connected to the heat storage device 24 close to the O-ring 31.
Is tied.
As will be apparent from the above description, the sensor housing to the waveguide device 12 or surroundings
The thermal bonding of the plug 16 is easy to handle and easy to use as disclosed in the present invention.
Small, light, small probe tip made for small radiation thermometers
False readings due to temperature gradients are reliably avoided. Simple structure and low
By using a conventional radiation sensor at a low cost, such as a thermoelectric or bolometer, the invention
Probe tips have the additional benefit of providing ease of manufacture and economy.
I do.
【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項
【提出日】平成１１年４月６日（１９９９．４．６）
【補正内容】
特許請求の範囲
１．測定される放射線を通過させる入口開口部（３４）を有し、前記入口開口部
（３４）から延びた導波管装置（１２）を通して、入射放射線を電気的出力信号
に変換する放射センサ（１４）に向けられた、熱結合装置（２４、２８、３０）
を通して熱的に導波管装置（１２）に結合されたセンサハウジング（１６）を含
む放射体温計プローブチップ（１０）であって、
放射センサ（１４）を含み、前記熱結合装置（２８）が、前記導波管装置（１
２）に、その熱質量中心（thermal center of gravity）において熱的に結合
され、前記熱結合装置（２４、２８、３０）が、熱蓄積装置（２４）及び熱分散
装置（２８）を含み、それらは互いに熱接合部（３０）だけを通して直接熱接触
しており、一方、それらは互いに他の点では熱的に絶縁されており、前記センサ
ハウジング（１６）が前記熱分散装置（２８）と直接熱接触し、前記熱接合部（
３０）が、前記放射センサ（１４）及び前記熱分散装置（２８）に含まれる装置
の熱質量中心にあるプローブチップ。
２．前記センサハウジング（１６）の少なくとも２つの対面する側面が、前記熱
分散装置（２８）と直接熱接触しており、前記センサハウジング（１６）の温度
変化が該センサハウジング（１６）の前記側面の温度に、少なくとも一様な変化
を生産するようになっている請求項１記載のプローブチップ。
３．前記熱蓄積装置（２４）が、前記導波管装置（１２）と直接熱接触している
ことを特徴とする請求項１又は２の何れか１項記載のプローブチップ。
４．前記熱結合装置（２４、２８、３０）が、良好な熱伝導特性を有する材料で
できていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載のプローブチップ
。
５．前記熱蓄積装置（２４）及び／又は前記熱分散装置（２８）が、２つの相補
的な部分（２４ａ、２４ｂ；２８ａ、２８ｂ）を含むことを特徴とする請求項１
〜４のいずれか１項記載のプローブチップ。
６．前記熱蓄積装置（２４）が、外側に対して、ハウジング（３８）から熱的に
絶縁されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載のプローブチ
ップ。
７．前記熱分散装置（２８）及び前記導波管装置（１２）が互いに熱的に絶縁さ
れていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項記載のプローブチップ。
８．前記放射センサの前記リード（４０）が、薄い形状で低い熱伝導率を有する
プリント回路基板に電気的に連結されており、前記プリント回路基板が前記熱蓄
積装置（２４）に熱的に結合されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれ
か１項記載のプローブチップ。
９．請求項１〜８のいずれか１項記載のプローブチップを有する放射体温計。
１０．請求項１の従来技術部分に従ったプローブチップの放射センサにおいて、
温度勾配を低減するための方法であって、
前記プローブチップに又はそこからの全熱量の供給又は取り出しが、放射セン
サ（１４）及び熱分散装置（２８）を備える装置の熱質量中心を通して、放射セ
ンサに働くことを特徴とする方法。[Procedure of Amendment] Article 184-8, Paragraph 1 of the Patent Act
[Submission date] April 6, 1999 (1999.4.6)
[Correction contents]
Claims
1. An inlet opening (34) through which the radiation to be measured is passed, said inlet opening
The incident radiation is passed through a waveguide device (12) extending from (34) to an electrical output signal.
Coupling device (24, 28, 30) directed to a radiation sensor (14) for converting to
A sensor housing (16) thermally coupled to the waveguide device (12) through the
A radiation thermometer probe tip (10),
A radiation sensor (14), wherein said thermal coupling device (28) comprises said waveguide device (1).
2) thermally coupled at its thermal center of gravity
The heat coupling device (24, 28, 30) comprises a heat storage device (24) and a heat dispersing device.
Devices (28), which are in direct thermal contact with each other only through thermal joints (30)
While they are otherwise thermally insulated from each other and the sensor
The housing (16) is in direct thermal contact with the heat dispersing device (28) and the thermal joint (
30) a device included in the radiation sensor (14) and the heat dispersion device (28)
Probe tip at the center of thermal mass of
2. At least two facing sides of the sensor housing (16)
In direct thermal contact with the dispersing device (28) and the temperature of the sensor housing (16)
The change is at least a uniform change in the temperature of the side of the sensor housing (16).
The probe tip according to claim 1, wherein the probe tip is produced.
3. The heat storage device (24) is in direct thermal contact with the waveguide device (12).
The probe tip according to claim 1, wherein:
4. The heat coupling device (24, 28, 30) is made of a material having good heat conduction properties.
The probe tip according to any one of claims 1 to 3, wherein the probe tip is made.
.
5. The heat storage device (24) and / or the heat distribution device (28) are two complementary
2. The method according to claim 1, further comprising the steps of: (a) and (b);
The probe tip according to any one of claims 1 to 4.
6. The heat storage device (24) is thermally directed from the housing (38) to the outside.
The probe probe according to any one of claims 1 to 5, wherein the probe probe is insulated.
Up.
7. The heat dispersion device (28) and the waveguide device (12) are thermally insulated from each other.
The probe tip according to any one of claims 1 to 6, wherein the probe tip is provided.
8. The lead (40) of the radiation sensor has a low profile and low thermal conductivity
The printed circuit board is electrically connected to the printed circuit board, and the printed circuit board is
8. A device according to claim 1, wherein the device is thermally coupled to the stacking device.
The probe tip according to claim 1.
9. A radiation thermometer having the probe tip according to claim 1.
10. In a probe tip radiation sensor according to the prior art part of claim 1,
A method for reducing a temperature gradient, comprising:
The supply or removal of the total heat to or from the probe tip is
Through the center of thermal mass of the device comprising the heat sink (14) and the heat dispersing device (28).
A method characterized by working on sensors.
─────────────────────────────────────────────────────
【要約の続き】
測るために従来使用されるように、扱い易く、ユーザー
フレンドリな放射体温計の作成を可能にする。────────────────────────────────────────────────── ───
[Continuation of summary]
Easy to use and user as conventionally used to measure
Enables the creation of a friendly radiation thermometer.